Влияние нестационарного теплообмена на приемистость гтд

При сильном изменении режима работы двигателя в процессе приемистости между газом и металлом узлов возникают сильные тепловые потоки. Так как суммарная теплоемкость газа намного меньше суммарной теплоемкости металла, инерционность изменения температуры газа и металла значительно различаются. Так, если в процессе приемистости температура газа изменяется за 5…10 секунд, то прогрев элементов конструкции двигателя может длиться несколько минут.

Величина тепловых потоков определяется начальным уровнем температур металлических узлов. Поэтому могут быть выделены два типа процессов приемистости:

1. перевод двигателя с режима МГ на МАКСИМАЛ когда начальный уровень температур элементов конструкции двигателя соответствует режиму МГ (ХОЛОДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ).

2. перевод двигателя на МАКСИМАЛ после дросселирования с максимального режима и кратковременного выдерживания на МГ

(ГОРЯЧИЙ ДВИГАТЕЛЬ).

В ситуации «горячий двигатель» температуры элементов конструкции на МГ мало отличаются от их температур на МАКСИМАЛЕ. Для «холодного двигателя» статическая линия приближается к характеристике АП и может даже ее пересекать, что приводит к ЗАВИСАНИЮ двигателя и потере его управляемости.

Запасы устойчивости независимы от теплового состояния металла. Избыточная мощность в процессе приемистости «холодного» двигателя меньше, чем «горячего» и потому время приемистости «холодного» значительно больше

(до 2-х раз), чем горячего. Эти различия возникают из-за:

1.-различных по величине зазоров между ротором и статором турбины

2.- использования различных долей энергии газа на прогрев металла конструкций узлов.

Расход топлива на приемистости у «холодного» двигателя выше, чем у «горячего». Для «холодного двигателя если регулятор (или ограничитель) температуры стабилизирует значение температуры, соответствующее максимальному режиму прогретого двигателя и не допускает ее превышения, прцесс приемистости затягивается.

Важным является для законов управления приемистостью по комплексам внутри двигательных параметров выдерживание одних и тех же запасов ГДУ независимо от теплового состояния металла конструкции узлов двигателя.

При регулировании приемистости по временным программам или по закону

n/Рк* =f(n_КПР )независимо от теплового состояния сохраняется примерно одно и тоже время приемистости, но запасы ГДУ двигателя в процессе приемистости будут изменяться при изменении при изменении температуры элементов конструкции.

Таким образом: нестационарный теплообмен при приемистости и дросселировании увеличивает время приемистости «холодного» двигателя по сравнению с «горячим» на несколько секунд. Это увеличение больше для управления на максимальном режиме по законуn = const, чем по закону Тг = const.

Лекция 5

Динамика форсированных режимов

Применение форсированных режимов (ФР) на двигателе обеспечивает улучшение взлетных, разгонных и маневренных характеристик ЛА. Форсирование тяги двигателя путем дожигания топлива в ФК обуславливается протеканием динамических процессов в двигателе в связи с взаимодействием форсажного контура с основным.

Включение ФР обычно производится на максимальном режиме работы основного контура. Целесообразным является такой переход к ФР, при котором параметры работы турбокомпрессора двигателя остаются такими же (или близкими) как на макс. режиме. Для выполнения этого условия включение ФР не должно вызывать изменение давления газа за турбиной, что обеспечит сохранение неизменных величины p_{T ,}n, Тг:

(F с кр)ф / (Fс кр)max = С, где С некоторая постоянная величина т.е. включение ФР должно рассматриваться как возмущение, для оценки величины которого используется понятие эквивалентного сопла Асэкв., основанное на том, что при работе двигателя на ФР воздействие на основной1 контур из-за повода теплоты в ФК из-за сгорания Gтф эквивалентно воздействию изменения площади критического сечения реактивного сопла. Для различных величин Gтф может быть подобрано значение Fcкр такое, что параметры основного контура сохраняться неизменными. Связь между Gтф и Fскр:

1. Gв (1+qT_S )(1- dотб) = m_крфРт*q(lскр)Fcкрsфк/

2. При неизменном режиме работы основного контура:

F²_C – а²Gтф = b², где а,b- постоянные величины, Fсэкв – эквивалентная площадь сопла или F_C² – а² Gтфпр = F²с экв.

При анализе динамики ФР рассматривается следующие воздействия на основной контур:

– включение и выключение ФР

– уменьшение или увеличение степени форсирования.

Кроме изложенного динамика ФР определяет темп изменения тяги двига-теля, к величине которой обычно предъявляются повышенные требования.